Phase Transitions and Crystal Symmetry (Fundamental Theories of Physics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Yurii Aleksandrovich Izyumov

出品人:

页数:468

译者:

出版时间:1990-03-31

价格:USD 399.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792305422

丛书系列:

图书标签:

Phase Transitions
Crystal Symmetry
Solid State Physics
Condensed Matter Physics
Statistical Mechanics
Theoretical Physics
Symmetry
Crystallography
Materials Science
Physics

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具体描述

凝聚态物理学前沿：从磁性到拓扑现象的理论框架本书旨在全面深入地探讨凝聚态物理学中的一些核心概念与前沿课题，特别是那些涉及物质在不同相态之间转变的物理机制，以及晶体结构对称性在描述这些现象中的关键作用。本书的叙述重点将放在对这些物理过程背后的基本理论框架的构建与应用上，为读者提供一套坚实的理论工具箱。第一部分：相变的基本理论与普适性本书的开篇将聚焦于相变现象的统计力学基础。我们将从最基础的配分函数概念出发，详细阐述如何利用热力学涨落来理解宏观性质的突变。重点内容包括朗道理论（Landau Theory），该理论以序参量（Order Parameter）的概念为核心，成功地描述了自发对称性破缺的相变过程。我们将深入分析平均场近似（Mean Field Theory）的优势与局限性，并在此基础上引入伊辛模型（Ising Model）和海森堡模型（Heisenberg Model）作为理解铁磁性转变的经典案例。随后，我们将转向对相变普适性的探讨。重整化群（Renormalization Group, RG）理论是理解临界现象的基石。本书将用清晰的数学推导，解释如何通过尺度变换来识别不同模型在临界点附近的普适行为。我们将详细讨论Kadanoff方块化和Wilsonian重整化群的思想，展示如何通过固定点（Fixed Points）的概念来确定临界指数，从而解释为什么看似截然不同的物理系统在临界点附近表现出相同的指数集。第二部分：晶体对称性与低能激发晶体的对称性是理解其宏观电、磁、力学性质的决定性因素。本部分将建立严格的群论基础，这是分析晶体结构的关键工具。我们将系统性地介绍点群（Point Groups）和空间群（Space Groups）的数学结构，特别是如何利用这些对称性群来分类和理解能带结构。讨论的重点将延伸至布洛赫定理（Bloch’s Theorem）及其在周期性势场中的应用。我们将详细分析晶格振动——声子（Phonons）的性质。利用空间群的不可约表示，我们将推导出费米能级附近能带简并的条件，并解释狄拉克锥（Dirac Cones）和韦伊点（Weyl Points）等奇异拓扑点的起源，它们是某些特定对称性组合下的必然产物。此外，我们将探讨对称性在磁性系统中的体现。磁晶对称群（Magnetic Space Groups）的引入，使得我们可以对反演对称性被时间反演破坏的磁性结构进行精确描述，为理解磁畴壁的动力学和磁有序态的性质奠定基础。第三部分：复杂的相变与拓扑序进入更前沿的领域，本书将探究超越传统朗道描述的复杂相变。我们关注那些具有非平凡拓扑结构的相变。首先，我们将回顾布尔金-诺尔德勒（Bürglin-Nöldeke）对拓扑相的分类，并详细阐述拓扑不变量（Topological Invariants）的概念，例如陈数（Chern Number）和Z2不变量，它们是区分不同拓扑相的关键。我们将重点分析分数霍尔效应（Fractional Quantum Hall Effect）中的分数量子霍尔态。通过Laughlin波函数和有效场论的视角，我们将解释如何通过激发的分数电荷和分数统计（任意子统计，Anyons）来定义一种全新的序——拓扑序（Topological Order），这种序不受局部涨落的破坏。紧接着，我们将讨论拓扑绝缘体（Topological Insulators）和拓扑超导体。特别是，我们会探讨时间反演对称性保护的拓扑绝缘体（TRSB TIs），并解释其表面态（如狄拉克表面态）的鲁棒性——它们的存在由体能带的拓扑不变量所保证，使其对杂质散射具有免疫力。第四部分：动力学与非平衡态的视角相变和对称性不仅是静态的描述，其动力学过程也至关重要。本部分将引入动力学平均场理论（DMFT），用于处理具有强关联效应的系统，如高温超导和重费米子系统中的电子关联引发的相变。DMFT提供了一种将晶格模型映射到杂质模型的有效方法，允许计算出在平均场理论中无法捕获的局域量子涨落效应。最后，我们将展望非平衡态下的相变。利用Keldysh非平衡格林函数方法，我们将探讨在强激光驱动下材料的瞬态响应，例如光诱导的超导或磁有序的超快消融过程。这部分将强调如何将对称性原理应用于描述材料在时间演化过程中从一个稳态向另一个稳态转变的路径。本书内容力求严谨，数学工具完备，旨在为研究生和科研人员提供理解和分析复杂凝聚态系统相变与对称性本质的综合性参考。